高精度直流力矩电机控制系统设计.docx

摘要：相比于传统直流电机无刷直流力矩电机有很多突出的优点，无刷直流力矩转动力矩更大、调速范围更宽、并且系统运行更加稳定。日常生活中，在要求高精度控制系统领域中无刷直流电机得到了广泛的应用。以下本篇论文主要研究了直流无刷力矩电机的控制系统。

首先，详细的介绍了无刷直流力矩电机的国内外发展现状，然后对无刷直流力矩电机的系统组成进行分析，确定无刷直流电机的控制方案，并且着重研究了无刷直流力矩电机的矢量控制方法，通过原理学习与仿真比较，做出控制方案的选择，最终选用SVPWM用作控制方案。确定方案后第三章中单独介绍SVPWM，对其原理详细介绍并将工作流程以数学模型直观表示出来，通过数学模型的建立很直观得出扇区确定与作用时间。然后介绍硬件控制器，TMS320F28335 是32 位浮点DSP控制器，往往应用于电机的控制系统当中，该控制器PWM 输出共有18路，能够为系统提供足够的驱动信号。这里我们将TMS320F2812作为主控制芯片，接着通过软件编程与硬件的连调验证了控制方案优越性。其中本文着重讲了用DSP设计了电流环与转速环的控制算法以及空间电压矢量控制方法的程序实现。

最后用MATLAB设计了整个无刷直流力矩电机的控制系统的仿真平台，通过仿真平台验证了控制方案的优越性。

关键词：无刷直流电机；磁极位置检测；矢量控制；轴角转换器

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章-绪 论-1

1.1论文背景及研究意义-1

1.2 国内外研究现状-1

1.2.1直流电机的发展-1

1.2.2 无刷直流电机的发展-2

1.3 无刷直流电机运动控制技术发展和现状-3

第二章 无刷直流电机运行控制原理研究-5

2.1 引言-5

2.2 无刷直流力矩电机系统组成-5

2.3 无刷直流电机运行基本原理-6

2.4 无刷直流力矩电机各部分原理-7

2.4.1 无刷直流力矩电机电机本体-7

2.4.2 转子磁极位置检测与信号处理-8

2.4.3 电子换向器-8

2.5 三相电压型逆变器-9

2.6 无刷直流力矩电机矢量控制和实现-11

2.6.1 无刷直流力矩电机数学模型-12

2.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想-14

第三章 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术-16

3.1 电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)总述-16

3.3 SVPWM算法的实现-18

3.3.1 参考电压矢量的扇区判断-18

3.3.2 非零矢量和零矢量作用时间的计算-19

3.3.3 扇区矢量切换点的确定-20

第四章  系统控制方案及仿真-21

4.1 直流无刷力矩电机的控制方案-21

4.2 系统方案实现-21

4.3 速度检测模块-22

第五章  直流力矩电机的实验与仿真-25

5.1 引言-25

5.2 仿真实验平台的搭建-25

5.3 仿真实验及波形分析-27

5.4  SVPWM的设计与实现-28

第六章  总结与展望-30

6.1 全文总结-30

6.2 下一步工作展望-30

参考文献-31

致    谢-34